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Signalabtastung

Ein Mikrofon erzeugt aus Schall (z.B. Sprache, Musik) ein elektrisches Signal in Form einer analogen Spannung. Die weitere Verarbeitung erfolgt meist in Form eines digitalen Signals. Dazu ist eine Digital-Analog-Wandlung erforderlich, die auch die Abtastung der Signale beinhaltet. Dabei wird in regelmäßigen Zeitabständen (Abtastintervall, Kehrwert der Abtastfrequenz) der Wert des Signals ermittelt.

In diesem Versuch wird unter anderem der Zusammenhang zwischen der Bandbreite des Signals und der minimal zulässigen Abtastfrequenz untersucht.


Versuchsplatz N2 "Signalabtastung"

Versuchsziel:

  • Vertiefung der Kenntnisse zur Signalabtastung, insbesondere zur notwendigen Bandbegrenzung und der periodischen Wiederholung des Spektrums.
  • Rekonstruktion abgetasteter Signale unter Verwendung moderner Messgeräte  und Software,  Darstellen des Überlappungseffektes.

Inhalte:

1. Abtastung bandbegrenzter Signale (Rauschsignale)

  • Aufnahme eines mit einem Tiefpass gefilterten weißen Rauschen mit verschiedenen Abtastfrequenzen
  • Darstellung von Zeitfunktion und Spektrum mit Hilfe von MATLAB
  • Rekonstruktion der Zeitfunktion aus dem Spektrum mit MATLAB und Wiedergabe mit dem Arbitrary-Funktionsgenerator
  • Vergleich der rekonstruierten Funktionen mit den Originalfunktionen

2. Abtastung periodischer Signale mit unterschiedlicher Abtastfrequenz

  • Aufnahme eines Sinussignal und eines Rechtecksignals mit zwei unterschiedlichen Abtastfrequenzen fa > 20*f und f< 2*f.
  • Darstellung von Zeitfunktion und Spektrum mit Hilfe von MATLAB bei Variation von Zeitfenster und Stützpunktanzahl
  • Rekonstruktion der Zeitfunktion aus dem Spektrum mit MATLAB und Wiedergabe mit dem Arbitary-Funktionsgenerator
  • Vergleich der rekonstruierten Funktionen mit den Originalfunktionen

3. Abtastung periodischer Signale mit unterschiedlicher Fensterlänge

  • Aufnahme einer Sinus- und Rechtecksschwingung.
  • Durchführung der FFT mittels MATLAB mit Fensterlängen, die sowohl gleich als auch ungleich einem Vielfachen der Periodendauer sind.
  • Berechnung der Spektren mittels MATLAB für mehrere unterschiedliche Fensterlängen und Fensterfunktionen (z.B. "Dreieck-" und "Hanningfenster").

Anwendung:

  •  Analog/ Digitalwandlung, digitale Verarbeitung und Übertragung von Signalen.

 

 

Last changed: 24.01.2019  |  Author: K. Kelber